1 Качество электрической энергии
Электроприборы и оборудование предназначены для работы в определённой электромагнитной среде. Электромагнитной средой принято считать систему электроснабжения и присоединенные к ней электрические аппараты и оборудование, связанные кондуктивно и создающие в той или иной мере помехи, отрицательно влияющие на работу друг друга. При возможности нормальной работы оборудования в существующей электромагнитной среде, говорят об электромагнитной совместимости технических средств.
Единые требования к электромагнитной среде закрепляют стандартами, что позволяет создавать оборудование и гарантировать его работоспособность в условиях соответствующих этим требованиям. Стандарты устанавливают допустимые уровни помех электрической сети, которые характеризуют качество электроэнергии (КЭ) и называются показателями качества электроэнергии (ПКЭ).
1.1 Показатели качества электроэнергии
Показатели качества электрической энергии, методы их оценки и нормы определяет Межгосударственный стандарт: «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» ГОСТ 13109-97.
Таблица 1 – Показатели качества электроэнергии
|
|
Наименование ПКЭ |
Наиболее вероятная причина |
|
Отклонение напряжения | ||
|
δUy |
Установившееся отклонение напряжения |
График нагрузки потребителя |
|
Колебания напряжения | ||
|
δUt |
Размах измерения напряжения |
Потребитель с резкопеременной нагрузкой |
|
Pt |
Доза фликера | |
|
Несимметрия напряжений в трёхфазной системе | ||
|
K2U |
Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности |
Потребитель с несимметричной нагрузкой |
|
K0U |
Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности | |
|
Несинусоидальность формы кривой напряжения | ||
|
KU |
Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения |
Потребитель с не линейной нагрузкой |
|
KU(n) |
Коэффициент n-ной гармонической составляющей напряжения | |
|
Прочие | ||
|
Δf |
Отключение частоты |
Особенности работы сети, климатические условия или природные явления |
|
ΔtП |
Длительность провала напряжения | |
|
Uимп |
Импульсное напряжение | |
|
KперU |
Коэффициент временного перенапряжения | |
Большинство явлений, происходящих в электрических сетях и ухудшающих качество электрической энергии, происходят в связи с особенностями совместной работы электроприёмников и электрической сети. Семь ПКЭ в основном обусловлены потерями (падением) напряжения на участке электрической сети, от которой питаются потребители. Потери напряжения на участке электрической сети (k) определяются выражением:
Здесь активное (R) и реактивное (X) сопротивление k-го участка сети, практически постоянны, а активная (P) и реактивная (Q) мощность, протекающая по k-му участку сети, переменны и характер этих изменений может быть различным:
- При медленном изменении нагрузки в соответствии с её графиком — отклонение напряжения;
- При резкопеременном характере нагрузки — колебания напряжения;
- При несимметричном распределении нагрузки по фазам электрической сети — несимметрия напряжений в трёхфазной системе;
- При нелинейной нагрузке — несинусоидальность формы кривой напряжения.
В отношении этих явлений потребители электрической энергии имеют возможность тем или иным образом влиять на её качество.
Всё прочее, ухудшающее качество электрической энергии, зависит от особенностей работы сети, климатических условий или природных явлений. Поэтому, возможности влиять на это потребитель электрической энергии не имеет, он может только защищать своё оборудование специальными средствами, например, устройствами быстродействующих защит или устройствами гарантированного (бесперебойного) питания (UPS).